Extrudări metalice: ce este, diferitele tipuri și aplicații comune

3d Insider este acceptat de anunțuri și câștigă bani din clicuri, comisioane din vânzări și alte modalități.

una dintre cele mai importante proprietăți ale metalelor ca fundament al epocii industriale este dualitatea dintre a fi ductil și a fi puternic. Metalele sunt în mod natural puternice și rezistente selectiv la degradarea chimică și fizică, dar ductilitatea sa îi permite să fie prelucrată în diverse piese de echipament și materiale de construcție.

una dintre cele mai bune demonstrații ale ductilității metalelor este procesul numit extrudare metalică. Cum funcționează exact extrudarea metalelor și care sunt unele dintre aplicațiile sale comune?

ce este extrudarea metalelor?

extrudarea este un proces prin care materia primă este forțată printr – o altă bucată de material dur – numită matriță-pentru a o forța să se conformeze unei forme predeterminate. Gândiți-vă la asta ca la o glazură de conducte pe un tort; schimbând vârful pungii de conducte, puteți schimba și modul în care va arăta glazura atunci când atinge tortul.

extrudarea, ca proces general de fabricație, nu este exclusivă metalelor. Este metoda prin care pasta de plastic topită este formată în fire subțiri și tăiată în pelete pentru a fi utilizată pentru fabricarea diferitelor produse din plastic. Cărămizile moderne sunt produse la scară largă printr-un proces de extrudare pentru ceramică. În industria alimentară, utilizarea unui extruder este motivul pentru care putem cumpăra paste uscate care sunt perfect modelate și tăiate.

când vine vorba de metale, există câteva considerații unice care fac procesul de extrudare un pic mai complex. Un metal moale ca aluminiul poate fi extrudat fără temperatură ridicată, dar metalele mai dure vor trebui încălzite la o temperatură de extrudare, care este puțin mai mică decât temperatura de topire a metalului specific. Acest lucru permite metalului să fie suficient de ductil pentru a fi forțat prin matriță, dar suficient de rigid pentru a-și menține forma imediat după.

extrudarea se poate face pentru a procesa practic Toate metalele industriale, inclusiv Titan, alamă, cupru, oțel și zinc. Materialul de pornire pentru extrudarea metalelor este de obicei un cilindru lung, numit billet rotund.

lubrifierea extrudării metalelor

frecarea dintre țaglă și matriță este una dintre cele mai mari probleme ale extrudării metalelor. Dacă nu este abordată, frecarea excesivă va însemna că trebuie să exercitați mai multă muncă asupra arborelui și că matrița se poate uza prematur.

pentru a rezolva problema de frecare, majoritatea proceselor de extrudare a metalelor folosesc astăzi procesul Sejournet pentru a aplica un lubrifiant pe suprafața metalului. Acest lubrifiant este un strat de pulbere de sticlă care se aplică pe țagla metalică încălzită. Pulberea de sticlă se topește aproape instantaneu și formează o peliculă subțire care acționează ca un lubrifiant și acționează ca o barieră între metal și matriță.

utilizarea sticlei ca lubrifiant oferă două avantaje majore. Prima este conductivitatea termică scăzută a sticlei, care izolează efectiv matrița de țagla metalică fierbinte, ceea ce ajută la evitarea degradării accelerate. Al doilea avantaj al sticlei este că poate fi îndepărtat foarte ușor din partea metalică odată ce a fost extrudată.

extrudare la cald vs. extrudare la rece

poate suna ciudat să ia în considerare chiar face extrudare la rece, deoarece știm cu toții că metalele sunt mai ușor de a lucra cu atunci când fierbinte. De ce, atunci, extrudarea la rece este chiar un lucru? Există câteva motive, dar să ne uităm mai întâi la punctele forte și limitările extrudării la cald.

extrudare la cald: argumente pro și contra

1. Mai puțină muncă a arborelui

motivul numărul unu pentru încălzirea unei piese metalice înainte de extrudare este îmbunătățirea lucrabilității metalului. Un metal ductil poate trece mai ușor printr-o matriță, necesitând astfel o forță mai mică în arbore pentru a-l împinge.

2. Rezistență mecanică mai bună prin recristalizare

majoritatea metalelor vin cu imperfecțiuni sub formă de bule de aer prinse în matricea metalului. Prin încălzirea unui metal și forțarea acestuia printr-o deschidere îngustă, materialul metalic poate fi redistribuit și umple aceste buzunare de aer. La nivel molecular, atomii de metal se pot reorienta și forma structuri cristaline mai mari și mai puternice. Acest lucru duce la o îmbunătățire generală a proprietăților mecanice ale metalului.

3. Oxidează suprafața metalului

cel mai mare dezavantaj al încălzirii unui metal înainte de extrudare este faptul că temperaturile mai ridicate pot accelera procesul de oxidare. Deși acest lucru afectează numai suprafața exterioară a piesei metalice extrudate, pierderea de material datorată oxidării ar putea anula în mod eficient câștigurile pe care le-ați făcut din rezistența mecanică a piesei datorită extrudării la cald. Chiar și la nivel cosmetic, o parte metalică oxidată nu va fi niciodată de dorit.

extrudare la rece: argumente pro și contra

1. Proces mai rapid și mai puțin consumator de energie

chiar dacă forța necesară pentru a împinge o țaglă de metal rece printr-o matriță este mai mare, necesitatea de a încălzi câteva sute de tone de metal într-un proces de fabricație continuu este mult mai consumatoare de energie și necesită mult timp. Din acest motiv, industriile prelucrătoare la scară largă preferă să meargă pe ruta de extrudare la rece, dacă pot.

2. Evită oxidarea

un avantaj imens al extrudării la rece este că evitați orice probleme cu oxidarea. Astfel, piesele metalice realizate prin extrudare la rece ies cu un finisaj mai bun și o precizie dimensională.

3. Nu este posibil pentru metalele dure

dacă ar fi posibil să se facă extrudare la rece pentru toate metalele, atunci toată lumea ar face-o. Cu toate acestea, realitatea este că unele metale sunt pur și simplu prea dure pentru extrudarea la rece. Complexitatea secțiunii transversale a matriței trebuie, de asemenea, luată în considerare. Este posibil ca proiectele foarte complexe să nu fie posibile fără avantajul de ductilitate pe care îl oferă extrudarea la cald.

tipuri de extrudare metalică

în afară de alegerea extrudării la cald sau la rece, procesele și echipamentele de extrudare pot fi subdivizate în continuare în modul în care țagla, matrița și arborele interacționează între ele.

extrudare directă

extrudare directă, cel mai frecvent tip, se face pur și simplu prin forțarea unui țagle de metal printr – o matriță de un arbore care împinge înainte-la fel ca modul în care majoritatea oamenilor imagina. Simplitatea metodei sale este cea mai mare rezistență, deoarece nu are nevoie de scule sau echipamente complicate. Un proces de extrudare directă poate fi utilizat atât la extrudarea la cald, cât și la rece.

cu toate acestea, mișcarea arborelui în interiorul cavității și contactul țagle și mor înseamnă că procesul creează o mulțime de frecare. Acest lucru crește cerința de forță pe arbore, traducându-se la o cerință de putere mai mare. Forța necesară pentru a împinge țagla prin matriță trebuie, de asemenea, să fie variată pentru a asigura un randament consistent.

extrudare indirectă

într-un proces de extrudare indirectă, țagla rămâne statică în interiorul arborelui în timp ce un berbec împinge matrița împotriva acestuia. Prin inversarea părții care se mișcă și care parte este statică, extrudarea indirectă reduce foarte mult frecarea generată de proces, rezultând un consum mai mic de energie. Atât procesele la cald, cât și cele de extrudare se pot face și prin extrudare indirectă.

cea mai mare provocare atunci când faci extrudare indirectă este în sprijinirea partea extrudat, care rămâne în interiorul arborelui. Acest lucru înseamnă, de asemenea, că trebuie făcut un pas suplimentar pentru a îndepărta partea extrudată din arbore, ceea ce încetinește ușor procesul.

extrudare hidraulică

după cum sugerează și numele, extrudarea hidraulică folosește avantajul mecanic al fluidului hidraulic (de obicei ulei de ricin) pentru a împinge țagla prin matriță. Deși un arbore este încă necesar pentru a împinge împotriva fluidului hidraulic, forțele de compresiune din fluid înmulțesc această forță, făcând acest proces care folosește cea mai mică lucrare a arborelui. Faptul că un fluid exercită forțe hidraulice în toate cele trei direcții ajută, de asemenea, la menținerea unei presiuni consistente asupra țaglei.

un alt factor care reduce necesarul de putere al unui proces de extrudare hidraulică este faptul că țagla nu trebuie să fie în contact cu arborele. Deoarece țagla este suspendată în fluid hidraulic, nu există frecare între țaglă și arbore, rezultând o energie mai mică.

provocarea unei configurații hidraulice de extrudare este că este mult mai complicată în comparație cu un extruder direct sau indirect. Are mai multe părți în mișcare, iar dificultatea de a conține un fluid hidraulic de înaltă presiune în interiorul arborelui poate fi mai multă problemă decât valoarea sa. Deoarece țagla este în contact direct cu fluidul, nu este posibilă extrudarea hidraulică pentru o țaglă metalică încălzită.

extrudare laterală

o unitate de extrudare laterală este doar o orientare a echipamentului în care forța exercitată asupra arborelui este laterală direcției de extrudare. Acest lucru se face de obicei cu o Orientare directă de extrudare. Acest tip de echipament are o amprentă mai mică, dar poate fi utilizat numai cu metale moi.

aplicații comune ale extrudării metalelor

extrudarea metalelor este un proces industrial vital care ajută la crearea unora dintre cele mai importante piese de echipament utilizate în diverse domenii. Scopul principal al extrudării metalice este fabricarea de tije metalice, fire sau arbori cu diferite modele de secțiune transversală. Cu complexitatea formelor care pot fi produse prin extrudări metalice, acesta poate fi utilizat pentru a crea piese metalice care se interconectează aproape exact între ele, rezultând o configurare infailibilă și o construcție mai durabilă.

o piesă extrudată nu trebuie să fie dreaptă. Un metal moale poate fi manipulat după matriță pentru a lua forme curbate, făcându-le mai atrăgătoare ca accent vizual pentru construirea interioarelor și fațadelor. Arbori de metal personalizate au fost folosite ca corpuri de iluminat sau balustrade în casa scărilor. Producătorii devin din ce în ce mai creativi în zilele noastre cu modul în care folosesc extrudarea metalelor, garantând practic că este o tehnică care va continua să fie utilizată în următoarele câteva decenii.

Gânduri finale

capacitatea de a crea și manipula metale în diferite forme a fost unul dintre cele mai vitale progrese tehnologice pe care le-am făcut pentru a introduce epoca industrială. Extrudarea metalelor este una dintre cele mai vechi dintre aceste tehnici, care rămâne extrem de relevantă până în prezent. Oriunde vă aflați, există probabil câteva zeci de obiecte în jurul vostru care sunt produsul extrudării metalice – inclusiv fundații de construcții, balustrade, picioare de masă sau tulpina unei umbrele. Datorită fiabilității și versatilității sale incredibile, extrudarea metalelor nu este probabil să iasă din relevanță atâta timp cât ne bazăm în continuare pe metale pentru toate nevoile noastre de construcție, industriale și de proiectare.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.